Omgekeerde osmose in kaasmakerij

Forse waterbesparing en valorisatie van restromen bij CAPRA door aanschaf RO-installatie

Kaasmakerij CAPRA in Halen investeerde 6,3 miljoen euro in de modernisering en verduurzaming van zijn productieproces. Centraal staat een installatie voor omgekeerde osmose (RO) die permeaat uit de kaasproductie vier- tot vijfmaal concentreert. Het teruggewonnen water wordt opnieuw in de fabriek gebruikt, terwijl jaarlijks ruim duizend transporten verdwijnen. Het project omvat daarnaast elf nieuwe tanks, een nieuwe CIP-installatie, extra elektrische capaciteit en geïntegreerde procesautomatisering.

Twee soorten permeaat

De kaasmakerij van CAPRA in Halen, onderdeel van de Franse landbouwcoöperatie Agrial, verwerkt uitsluitend geitenmelk. Jaarlijks wordt zo’n 60 miljoen liter opgehaald bij 48 producenten in de Benelux. Daarmee produceert CAPRA jaarlijks 9.000 tot 10.000 ton kaas, waaronder gerijpte buchettes en verse piramides. De kaas wordt verkocht in België en op verschillende Europese markten, onder meer onder het merk Soignon.

Tijdens de kaasproductie ontstaan verschillende nevenstromen. Daarop grijpt het nieuwe project in. CAPRA verwerkt twee soorten permeaat: een zoete stroom uit de standaardisatie van de melk en een zure stroom uit de verwerking van wei.

Voorheen werd jaarlijks ongeveer 40.000 m³ verdund permeaat afgevoerd voor dierlijke voeding. Toen vertrokken dagelijks vier tot vijf vrachtwagens met permeaat. Na concentratie blijft ongeveer een kwart van dat volume over en is volgens CAPRA nog ongeveer één vrachtwagen per dag nodig. Dat betekent meer dan duizend transporten minder per jaar. Samen met andere maatregelen moet het project de CO₂-voetafdruk van de site met 79% verminderen. De installatie produceert naast geconcentreerd permeaat ook water dat opnieuw op de productiesite kan worden ingezet.

"Het mooie is dat we melk binnenkrijgen, daar een waardevol product van maken, namelijk kaas, en er tegelijkertijd water uit kunnen halen dat we opnieuw gebruiken in onze fabriek", aldus Stijn Van Cuyck, industrial manager bij CAPRA.

Bijna 20.000 m³ waterbesparing

Het teruggewonnen water wordt onder meer gebruikt voor reinigingsprocessen. Op jaarbasis verwacht CAPRA hierdoor bijna 20.000 m³ water te besparen, ongeveer 23% van het jaarlijkse waterverbruik. De RO-installatie vraagt zelf wel energie, vooral voor de pompen die de hoge druk realiseren. "Die pompen hebben natuurlijk een meerconsumptie qua elektriciteit", zegt Van Cuyck. "Die compenseren we met andere projecten. De grote CO₂-winst ontstaat vooral door het veel mindere transport."

Zoete en zure permeaatstromen worden afzonderlijk verwerkt en kunnen via verschillende afzetkanalen worden gevaloriseerd. Zo kan zoet permeaat onder meer voor kalvervoeding worden gebruikt. Uit één nevenstroom ontstaan zo twee bruikbare stromen: geconcentreerd permeaat en water voor hergebruik.

“Na de voorbije droge zomers weten we dat we steeds slimmer en zuiniger met water moeten omspringen", zegt Vlaams minister van Omgeving en Landbouw Jo Brouns tijdens de officiële opening van de gemoderniseerde productiesite. "Elke kubieke meter die hier gezuiverd en hergebruikt wordt, moeten we niet elders weghalen. Dat is winst voor het bedrijf én voor de omgeving. Dit project bewijst dat economie en ecologie hand in hand gaan", stelt minister Brouns.

Op jaarbasis verwacht CAPRA bijna 20.000 m³ water te besparen, ongeveer 23% van het jaarlijkse waterverbruik

Naar schatting 550 tot 600 m³ opslagcapaciteit

Het technische hart van de investering is de installatie voor omgekeerde osmose. Daarmee concentreert CAPRA het permeaat vier- tot vijfmaal. Van circa 40.000 m³ oorspronkelijke stroom blijft ongeveer 10.000 m³ geconcentreerd product over. "Omgekeerde osmose wordt al vaker toegepast, maar permeaat effectief gaan concentreren is toch iets speciaals", vertelt Van Cuyck. "Verschillende aspecten zoals het proteïne- en vetgehalte kunnen voor membraantechnologie uitdagend zijn."

Bij omgekeerde osmose wordt de vloeistof onder hoge druk langs membranen geleid. CAPRA werkt met drukken tot 40 bar. "RO is typisch een technologie waar heel hoge drukken bij komen kijken", zegt Van Cuyck. "We hebben behoorlijk wat pompen nodig om de stroom in de installatie te brengen en onder die druk door het systeem te krijgen."

Bij het ontwerp speelde ook het onderhoud een belangrijke rol. De pompen zijn zo gebouwd dat de technische dienst ze gemakkelijk kan bereiken voor onderhoud of vervanging. Ze zijn voorzien van frequentiesturing en het proces wordt continu gemonitord.

De plaatsing van de RO-installatie vergde een ingrijpende aanpassing van de bestaande infrastructuur. CAPRA installeerde elf nieuwe tanks, samen goed voor naar schatting 550 tot 600 m³ opslagcapaciteit. "De site in Halen is grotendeels volgebouwd en uitbreiden was niet zomaar mogelijk" zegt Van Cuyck. "Daarom staan twee tanks van elk 50.000 liter op elkaar. Ook bestaande tanks werden verplaatst om plaats te creëren."

Installaties en leidingen automatisch gereinigd

De tanks dienen onder meer voor de opslag van geconcentreerd product, gerecupereerd water en verschillende tussenproducten. De integratie van omgekeerde osmose in een bestaande voedingsfabriek gaat daarmee veel verder dan alleen het plaatsen van een RO-unit. Ook leidingen, buffering en logistiek moeten worden aangepast.

De integratie van omgekeerde osmose in een bestaande voedingsfabriek gaat veel verder dan alleen het plaatsen van een RO-unit

Tegelijk vernieuwde CAPRA zijn reinigingsinstallatie. De bestaande installatie was aan het einde van haar technische levensduur en werd vervangen door een nieuwe CIP-installatie buiten het productiegebouw. De vorige installatie telde drie reinigingslijnen, de nieuwe vier.

"Daarmee kunnen verschillende installaties en leidingen automatisch worden gereinigd met warm water en gedoseerde chemicaliën, waaronder base, zuur en desinfectiemiddel", zegt Van Cuyck. "Die reiniging is essentieel in een voedingsomgeving, zeker omdat naast bestaand procesapparatuur ook de RO-installatie, nieuwe tanks en extra leidingwerk in het reinigingsconcept moeten worden meegenomen."

De nieuwe installaties vormen geen afzonderlijk automatiseringseiland. Zowel het RO-gedeelte als de nieuwe CIP zijn geïntegreerd in het supervisiesysteem van de fabriek. Vanuit de centrale controlekamer kan één operator het proces opvolgen en bedienen.

Afgescheiden wei

Het systeem sluit aan op de bestaande kaasproductie. De melk wordt gestandaardiseerd op eiwitgehalte via ultrafiltratie, waarna een hittebehandeling en fermentatie van 16 tot 18 uur volgen. Daarna gaat het product naar filterdoeken en cassettes. CAPRA beschikt over zeven cassettes met elk honderd filterdoeken. Het product wordt vervolgens zes tot tien uur geperst tot kaasmassa.

Ook de afgescheiden wei wordt gerecupereerd. Die gaat opnieuw naar de UF-afdeling, waar de stroom wordt geconcentreerd en eiwitten worden teruggewonnen. Eén cassette levert ongeveer twee ton kaasmassa op. Met zeven cassettes en twee productiecycli per dag komt de capaciteit van dit procesgedeelte op ongeveer 28 ton per dag.

Enorme reductie

De bijkomende pompen en procesapparatuur vroegen ook om een uitbreiding van de elektrische infrastructuur. Naast de bestaande transformator van 800 kVA werd een transformator van 1.000 kVA geplaatst. Ook de laagspanningslokalen werden opnieuw ingericht. Daarmee wordt duidelijk hoe breed de technische impact van de investering is. Een membraaninstallatie vraagt niet alleen membranen en hogedrukpompen. Ook opslag, piping, CIP, automatisering, elektrische voeding en onderhoud moeten op elkaar worden afgestemd.

Precies die integratie maakt het project technisch interessant. "De RO-technologie zelf bestaat al langer", zegt Van Cuyck. "Bij CAPRA wordt ze onderdeel van een bestaand kaasproces waarin een volumineuze zijstroom wordt omgezet in geconcentreerd permeaat en herbruikbaar water. Onze permeaatstroom wordt vier keer geconcentreerd. In volume is dat een enorme reductie. En het water dat we eruit halen, gebruiken we opnieuw in onze fabriek."